Novos Relógios Atômicos Sugerem uma Revisão na Unidade de Tempo

Na era digital da ciência e tecnologia, como da computação quântica e exploração espacial, a medição precisa do tempo, cada vez mais, são cruciais. Preocupados com este fato, cientistas estão encontrando novas maneiras de aumentar a precisão na medição do tempo.

O novo instrumento, conhecido como relógio óptico, é mais preciso e exato do que qualquer relógio atômico criado anteriormente. Um novo relógio foi construído por pesquisadores do JILA, uma instituição conjunta (criada em 1962) do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder (EUA).

Permitindo a navegação precisa na vasta extensão do espaço, bem como buscas por novas partículas, este relógio é o mais recente a transcender a mera cronometragem. Com sua precisão aumentada, esses medidores de tempo de última geração podem revelar depósitos minerais subterrâneos ocultos e testar teorias fundamentais como a relatividade geral com rigor sem precedentes. Para os pesquisadores dos relógios atômicos, não se trata apenas de construir um relógio melhor; trata-se de desvendar os segredos do universo e abrir caminho para tecnologias que moldarão nosso mundo para as gerações futuras.

A comunidade científica mundial está considerando redefinir o segundo, a unidade internacional de tempo, com base nesses relógios atômicos ópticos de última geração. Os relógios atômicos da geração existente emitem micro-ondas em átomos de césio para medir o segundo. Por sua vez, os novos relógios iluminam átomos contando oscilações de ondas de luz visíveis, que fazem a transição em frequência muito mais alta, para determinar o segundo com muito mais precisão. Isso significa que essas ondas de luz sempre atingem sua amplitude máxima em uma cadência regular e confiável. Essa cadência fornece uma referência temporal natural que os cientistas podem identificar com precisão extraordinária.

Comparados aos relógios de micro-ondas atuais, espera-se que os relógios ópticos ofereçam uma precisão muito maior para a cronometragem internacional — potencialmente perdendo apenas um segundo a cada 30 bilhões de anos.

Levando isso em consideração, em 2024, uma força-tarefa criada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), com sede em Sèvres (França), lançou um roteiro que estabeleceu critérios para redefinir o segundo. Isso inclui que o novo padrão seja medido por pelo menos três relógios diferentes em instituições renomadas, que essas medições sejam rotineiramente comparadas com valores de outros tipos de relógios e que laboratórios ao redor do mundo sejam capazes de construir seus próprios relógios para medir a frequência alvo. Se houver progresso suficiente nos critérios nos próximos dois anos, o segundo pode mudar já em 2030.

Fontes: NIST; Scientific American

crédito: NIST
Relógio Óptico de Estrôncio
Um relógio óptico de estrôncio produz cerca de 100.000 vezes mais oscilações por segundo do que um relógio de césio, a base para a definição atual de um segundo. Como comparação, as ondas de luz visíveis fazem as micro-ondas parecerem tão pequenas quanto uma bicicleta tentando acompanhar um carro de corrida.